一起1 000kV GIS內(nèi)部放電擊穿故障分析

崔 勇，蓋海龍，劉 況，史偉波，陳仁剛

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118）

一起1 000kV GIS內(nèi)部放電擊穿故障分析

崔 勇，蓋海龍，劉 況，史偉波，陳仁剛

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118）

以一起1 000kV GIS內(nèi)部放電擊穿故障為例，系統(tǒng)闡述了如何根據(jù)發(fā)生故障時(shí)變電站設(shè)備的運(yùn)行方式、保護(hù)屏錄波信息及試驗(yàn)結(jié)果，確定GIS故障氣室。通過對(duì)故障氣室進(jìn)行解體、檢查及分析，得出GIS斷路器合閘電阻絕緣拉桿擊穿是故障的主要原因。針對(duì)故障原因，采取正確的檢修措施和步驟，更換合閘電阻絕緣拉桿。為1 000kV GIS設(shè)備內(nèi)部放電擊穿檢修提供借鑒，為特高壓變電站實(shí)施反事故技術(shù)措施提供依據(jù)。

1 000kV；GIS；開關(guān)；合閘電阻絕緣拉桿；擊穿

1 故障情況

1000kV泉城站于2016年6月投運(yùn)，其電壓等級(jí)高、負(fù)荷重，可靠運(yùn)行與否，極大關(guān)系山東電網(wǎng)的運(yùn)行安全［1］。

2016年6月21日，1 000kV泉城站進(jìn)行第二階段調(diào)試工作，投切空載河泉雙線試驗(yàn)。9時(shí)28分，該站用1號(hào)主變壓器經(jīng)T011開關(guān)對(duì)1 000kV 1號(hào)母線充電失敗，母差保護(hù)動(dòng)作跳開T011開關(guān)。發(fā)生故障時(shí)1 000kV帶電部分如圖1所示。

T011開關(guān)為運(yùn)行狀態(tài)；T062開關(guān)為熱備用狀態(tài)，T0621刀閘在合位；1 000kV 1號(hào)母線側(cè)其他開關(guān)均為冷備用狀態(tài)，T0321、T0511刀閘均為分位。

圖2為故障發(fā)生時(shí)的錄波情況，表1為圖2中參數(shù)解釋，投切空載河泉雙線時(shí)，根據(jù)故障錄波信息，Ua為1 000kV 1號(hào)母線相電壓，T011斷路器A相電流Ia、B相電流Ib均為零，T011斷路器A相電流Ic為4 200 A，零序電流I0等于Ic，根據(jù)繼電保護(hù)零序電流及方向保護(hù)判別法［2］，故障發(fā)生在C相，故障發(fā)生45ms后1 000kV 1號(hào)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，T011開關(guān)三相跳開，60ms后故障電流消失。

圖1 故障時(shí)1 000kV GIS設(shè)備帶電圖

圖2 故障發(fā)生時(shí)的錄波

2 故障點(diǎn)查找

2.1 保護(hù)動(dòng)作情況

故障發(fā)生后，1 000kV 1號(hào)母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，河泉I線線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、距離保護(hù)動(dòng)作。其中PCS-915母線保護(hù)動(dòng)作情況如圖3所示，PCS-931河泉I線線路保護(hù)動(dòng)作情況如圖4所示。

1 000kV GIS開關(guān)均為雙TA配置。母線保護(hù)和線路保護(hù)的保護(hù)范圍如圖5所示，圖中紅色圈內(nèi)部分為1 000kV 1母線繼電保護(hù)的保護(hù)范圍，綠色圈內(nèi)部分為1 000kV河泉I線在GIS串內(nèi)的保護(hù)范圍。母線保護(hù)和線路保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，且故障電流大小一致，判斷故障發(fā)生在保護(hù)范圍的重疊區(qū)內(nèi)，重疊區(qū)在T062開關(guān)的兩個(gè)TA之間。根據(jù)母線充電時(shí)，設(shè)備帶電情況，初步判斷故障點(diǎn)在T062開關(guān)TA1到開關(guān)斷口之間，如圖中黃色尖頭所示。故障電流流向?yàn)椋?號(hào)主變壓器→T011開關(guān)→1 000kV 1號(hào)母線→T0621開關(guān)→T062開關(guān)TA1→地網(wǎng)。

故障發(fā)生后30ms，T062開關(guān)保護(hù)三相跳閘。T062開關(guān)保護(hù)電流取自T062開關(guān)TA1，保護(hù)動(dòng)作情況正確。56ms后，T011開關(guān)充電過流保護(hù)動(dòng)作。T011開關(guān)充電過流定值為0.5 A，時(shí)間為50ms。保護(hù)動(dòng)作情況滿足速動(dòng)性和可靠性的要求。

圖3 PCS-915母線保護(hù)動(dòng)作情況報(bào)告

圖5 母線保護(hù)和線路保護(hù)的保護(hù)范圍

2.2 確定故障氣室

故障錄波分析確定大體范圍后，現(xiàn)場(chǎng)查看確認(rèn)充電失敗、保護(hù)范圍內(nèi)共涉及3個(gè)氣室，分別是T062 TA1 C相氣室、T062開關(guān)C相氣室、T062開關(guān)合閘電阻C相氣室，對(duì)以上3個(gè)氣室的密度繼電器壓力指示進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)氣體壓力異常。使用SF6氣體綜合測(cè)試儀，對(duì)上述3個(gè)氣室和T0621開關(guān)C相氣室進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示，通過對(duì)表1中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，SO2、H2S等氣體嚴(yán)重超標(biāo)，確定故障發(fā)生在T062開關(guān)合閘電阻C相氣室［3］。

表1 氣體組分測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 故障分析及處理

3.1 故障分析

6月23日，對(duì)故障氣室進(jìn)行解體檢查，進(jìn)一步明確故障位置和故障情況。解體T062開關(guān)合閘電阻C相故障氣室后，發(fā)現(xiàn)用于傳動(dòng)的絕緣拉桿表面及兩側(cè)均壓罩有明顯放電痕跡。初步判斷故障原因?yàn)榻^緣拉桿表面發(fā)生爬電并很快絕緣擊穿，導(dǎo)致合閘電阻動(dòng)觸頭均壓罩對(duì)地電位均壓罩放電［4］，如圖6所示。安裝過程中可能存在不規(guī)范操作，沒有履行確認(rèn)手續(xù)，導(dǎo)致絕緣拉桿有損傷，絕緣性能降低。

圖6 故障設(shè)備放電痕跡

3.2 故障處理

6月24日，按照施工方案對(duì)T062開關(guān)C相合閘電阻及絕緣拉桿進(jìn)行更換。同時(shí)拆除1 000kV GIS河泉I線C相出線套管引線及C相避雷器，為耐壓試驗(yàn)做準(zhǔn)備［5］。

首先，在開關(guān)西側(cè)搭設(shè)防塵棚，在防塵棚內(nèi)對(duì)新合閘電阻連接面進(jìn)行打磨處理。拆開T062開關(guān)C相檢修人孔，檢修人員進(jìn)入開關(guān)內(nèi)部，拆除滅弧室與合閘電阻的連接件。隨后，用吊車拆除故障合閘電阻氣室，拆除前在法蘭面安裝防塵套，以達(dá)到防塵目的。在對(duì)接新合閘電阻氣室時(shí)，用兩個(gè)專用工具夾住法蘭面同時(shí)操作，保證兩個(gè)法蘭面同步合攏，內(nèi)部導(dǎo)體對(duì)正良好。

合閘電阻氣室對(duì)接完成后，檢修人員對(duì)氣室內(nèi)部進(jìn)行了檢查和清理，確保設(shè)備內(nèi)部清潔無遺留物。最后，更換開關(guān)氣室的吸附劑。安裝、檢查、恢復(fù)工作完成后，根據(jù)廠家設(shè)備安裝說明書，對(duì)檢修氣室進(jìn)行抽真空處理——?dú)馐页檎婵罩翂毫π∮?0 Pa，靜置30min，壓力上升值不大于67 Pa，證明氣室密封良好。按照該GIS安裝說明書，檢修人員向氣室充入合格SF6氣體至額定壓力。隨后對(duì)T062開關(guān)進(jìn)行交接試驗(yàn)，將內(nèi)部導(dǎo)體回路電阻測(cè)試值、特性試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，與T062開關(guān)額定參數(shù)比對(duì)，均合格。靜置24h后，對(duì)檢修氣室進(jìn)行微水試驗(yàn)，微水值不大于150μL／L，試驗(yàn)合格。

對(duì)檢修部分設(shè)備進(jìn)行耐壓局放試驗(yàn)：635kV老練試驗(yàn)20min→762kV老練試驗(yàn)10min→1 100kV耐壓試驗(yàn)1min→局放試驗(yàn)，均合格。

4 結(jié)語

內(nèi)部絕緣件放電擊穿是1000kV GIS設(shè)備易發(fā)故障，通過闡述一起1 000kV GIS合閘電阻絕緣拉桿擊穿故障的檢修，為特高壓GIS開關(guān)設(shè)備檢修提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒，為特高壓變電站實(shí)施反事故技術(shù)措施提供相關(guān)依據(jù)，以確保特高壓電網(wǎng)設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

［1］ 劉振亞.特高壓交流輸電系統(tǒng)過電壓與絕緣配合［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

［2］ 張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005.

［3］ 左亞芳.GIS設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及故障處理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2013.

［4］ 張紅.高電壓技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2006.

［5］ 楊香澤.變電檢修［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2006.

Treatment for Accident Caused by Internal Discharge Breakdown Fault of 1 000kV GIS

CUI Yong，GAI Hailong，LIU Kuang，SHI Weibo，CHEN Rengang
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

Taking the internal discharge breakdown fault of 1 000kV GIS as an example，the way to find out the fault chamber of GIS is elaborated in this paper by analyzing equipment operation mode，fault recorders of protection screen and test results in the substation.By disintegrating，inspection and analyzing the fault chamber，the conclusion is that the insulation rod of GIS circuit breaker closing resistance breakdown is the major cause of this failure.For this reason，necessary overhaul measures and steps are taken by replacing closing resistance insulation rod.Valuable experiences and references are provided to similar overhaul caused by internal discharge breakdown fault in 1 000kV GIS.Relevant basis is provided for anti-accident measures in extreme high voltage substations.

1 000kV；GIS；circuit breaker；closing resistance insulation rod；breakdown

TM595

：B

：1007－9904（2017）07－0078－03

2017-03-24

崔 勇（1977），男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)檢修管理工作；

蓋海龍（1987），男，從事電網(wǎng)檢修工作；

劉 況（1986），男，從事電網(wǎng)檢修管理工作；

史偉波（1989），男，工程師，從事電網(wǎng)檢修工作；

陳仁剛（1985），男，工程師，從事電網(wǎng)檢修管理工作。